Способ удаления пивного камня и средство для его осуществления

 

Способ и средство касаются удаления пивного камня с металлических поверхностей и могут быть использованы в пивоваренной промышленности. Средство для удаления камня содержит 100%-ную азотную кислоту, гексагидрат трихлорида железа и воду. Металлическую поверхность обрабатывают вышеуказанным средством и отмывку отложений ведут при температуре 0-75^oС до полного растворения камня. Затем осуществляют обработку водой. Процесс отмывки ведут иммерсионным методом при скорости вылета струи из форсунки 75-250 м/с. Обрабатывающий раствор используют многократно. Техническим результатом является полное удаление пивного камня с алюминиевой поверхности и других некорродирующих поверхностей, удлинение процесса эксплуатации оборудования, его дезинфекции и экономичности. 2 с. и 2 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к пивоваренной промышленности, непосредственно к способам удаления пивного камня с металлических поверхностей и средствам для его осуществления.

Известно, что на поверхности оборудования, изготовленного из металла и применяемого при производстве пива и его хранении, образуется налет пивного камня, что нежелательно сказывается как на качестве пива, так и на технических показателях самого оборудования. В нарастающем на поверхности пивном камне при длительном его неудалении появляются посторонние, не свойственные пиву бактерии, которые влияют на вкусовые и цветовые свойства пива. Само же оборудование, на поверхности которого появились отложения пивного камня, становится более тяжелым, менее прочным и недолговечным. В Российской Федерации наиболее часто встречается оборудование для пивоварения, изготовленное из алюминия. предпочтительно 99,3-99,5% чистоты, поскольку именно такой металл не корродирует от самого пива. Для хранения и изготовления пива используются также некоторые сплавы, нержавеющая сталь. Для удаления пивного камня с металлических поверхностей применяются различные органические и неорганические кислоты, их смеси с поверхностно-активными веществами либо солями. Составы для удаления пивного камня бывают жидкие либо твердые, например, в виде паст. Известно, что для удаления пивного камня применяются такие кислоты, как серная /Франция, патент 846355, 14-8, 1939/, фосфорная /Германия, патент 664344, 6F2, 1938/, азотная (Eckert G. Aluminium, 1930, 191-194).

Наибольший интерес среди рассмотренных вариантов представляет азотная кислота, поскольку она кроме растворения пивного камня также воздействует на алюминий, а именно пассивирует его, делая оборудование, изготовленное из этого металла, более долговечным. Эффективность воздействия азотной кислоты на пивной камень в зависимости от ее концентрации изучена и описана в ранней публикации 1930 года. /Eckert G. Aluminium, 1930, 191-194/. Обнаружено, что 100%-ная азотная кислота удаляет пивной камень за 40 минут, 50%-ная - за 15 минут, 25%-ная - за 50 минут, 10%-ная удаляет 60% осадка за 60 минут. Таким образом, нет большой разницы в эффективности концентрированной и разбавленной кислоты. Но поскольку работа с концентрированной кислотой затрудняется из-за присутствия токсичных паров окислов азота, предпочтительнее работа с 10-20%-ной разбавленной кислотой. Сам процесс снятия шовного камня описан в другой публикации также 1930 года (Hauzeit V.N. Аluminium 1930, 177-80). Пивной танк для снятия с его поверхности пивного камня промывают сначала разбавленной кислотой, а затем водой. Для этого используется простое смывание.

Для наибольшей эффективности и снижения безопасности труда для снятия пивного камня используется азотная кислота в смеси с различными добавками, например с солями-окислителями, такими как K₂Cr₅O₇ (Германия, патент 568532, 6F2, 1930).

Состав для снятия пивного камня, описанный в данном патенте, выбран в качестве прототипа новому составу.

Новое изобретение - способ удаления пивного камня и композиция для его осуществления состоит из следующих компонентов состава, мас.%: Азотная кислота - 5-30 Гексагидрат трихлорида железа - 0,03-30 Вода - Остальное Снятие пивного камня с применением вышеуказанного средства и способа осуществляется удалением пивного камня промывкой металлической поверхности при температуре раствора 0-75⁰С с последующим удалением раствора и промывкой емкостей водой. Промывка оптимально осуществляется иммерсионным способом при скорости подачи раствора, равной 75-250 м/ceк. Обрабатывающий раствор можно использовать многократно.

Новое изобретение отличается от прототипа составом средства, а также условиями снятия пивного камня.

Основным признаком нового состава является присутствие в качестве дополнительного элемента, кроме, азотной кислоты, гексагидрата трихлорида железа, механизм действия которого приведен ниже 2FеСl₃-->FeCl₂+Fe⁺²+Cl^- 4Cl^-+2CaC₂O₄-->2СаСl₂+4СО₂ 2HNO₃+2Al⁺³-->Аl₂O₃+2NO₂+H₂O Сl^-+H⁺-->HCL
Новое средство полностью удаляет с алюминиевой поверхности и других некорродирующих поверхностей налет пивного камня, в основном состоящий из оксалата кальция, переводя его в растворенное гидратированное состояние. При этом присутствие трихлорида гексагидрата железа обеспечивает связывание ионов кальция свободными ионами хлора, образующимися в ходе реакции, а образующаяся щавелевая кислота распадается в кислых условиях до летучей двуокиси углерода.

Ионы железа восстанавливаются в кислых условиях до двухвалентного состояния и взаимодействуют с остатками гидролизованных высокомолекулярных соединений - продуктами распада пивного камня, до образования легко удаляемого с помощью воды коллоидного раствора. Азотная кислота помимо растворителя пивного камня в данном случае выполняет и роль пассивирующего алюминий средства, в случае изготовления оборудования из алюминия. Пассивация алюминиевой поверхности делает процесс эксплуатации оборудования более длительным и соответственно экономичным. Кроме этого - присутствие в композиции свободного иона хлора позволяет дезинфицировать обрабатываемую металлическую поверхность.

Эффективность нового средства достаточно высока. Так, слой пивного камня, толщиной в 3 мм полностью удаляется за 35 мин при температуре 20^oС, за 15 мин - при температуре 60^oС, и за 1 час - при 0^oС. Предпочтительным является проведение процесса при 20-75^oС с точки зрения и эффективности мойки и техники безопасности. Сильное разогревание моющего раствора допустимо, поскольку в этом случае быстро протекает процесс удаления пивного камня, но нежелателен из-за сильной летучести азотной кислоты и ее токсичного действия на организм человека.

Процесс обработки поверхности протекает в две стадии: сначала осуществляется обработка вышеуказанным средством в интервале указанных температур, а затем промывка водой в тех же условиях. Обработку на первой стадии предпочтительно осуществлять иммерсионным методом, поскольку это ускоряет процесс очистки и повышает его эффективность. Возможно применение метода замачивания. В первом случае наблюдается очевидная экономия моющего средства. Основным показателем процесса распылительной очистки является скорость, с которой подается поток очищающей жидкости. В данном процессе она составляет: 75-250 м/сек на тангенциальной форсунке с низкочастотными автоколебаниями струи. Новое средство имеет определенный качественный и количественный состав, подобранный экспериментально. Количество азотной кислоты в новом составе составляет - 5-30 мас.% в пересчете на 100 мас.% кислоты. Дальнейшее снижение концентраций компонентов ниже заявляемых резко уменьшает эффективность процесса, а завышение их нежелательно из экологических соображений и условий безопасности процесса мойки.

Количество гексагидрата трихлорида железа в составе равняется 0,03-30 мас.%, что определяет быстроту удаления пивного камня и эффективность процесса мойки. Завышение заявленного количества гексагидрата грихлорида железа приводит к нежелательному выпадению в осадок двухвалентного железа, что приводит к дополнительным мероприятиям по его удалению с поверхности танка.

Новый способ удаления пивного камня и средства для его осуществления иллюстрируются нижеприведенными примерами.

Пример 1.

Из раствора азотной кислоты 100%-ной концентрации отбирали 4,95 литра. В кислоте растворяли 13,9 кг гексагидрат трихлорид железа. Общий объем доводился водой до 50 л. Конечные концентрации компонентов в растворе: азотная кислота - 7,42 мас.%, гексагидрат трихдорид железа - 27,8 мас.%, вода 64,78 мас.% - общий объем раствора доводился до 50 литров.

Емкость со слоем пивного камня толщиной 3 мм заливают рабочим раствором вышеуказанного состава, выдерживают 25-35 минут до полного растворения камня (должен быть виден только чистый металл поверхности), затем раствор сливают. Процесс обработки поверхности на этой стадии проводят при температуре 25⁰С. Затем емкость промывается проточной водой до нейтральной реакции.

Налет пивного камня при указанных выше условиях полностью удаляется за 35 минут. Раствор после применения может быть использован многократно, так как гексагидрат трихлорида железа задан в избытке, во много раз превышающем концентрацию свободного кальция в налете пивного камня, имеющем толщину слоя в 3 мм.

Пример 2. Аналогично простым смешением получают раствор, состоящий из 7,42 мас.% азотной кислоты, 27,8 мас.% гексагидрата трихлорида железа и воды 64,78 мас. %, - до общего объема в 50 л. Обрабатывают загрязненную поверхность при температуре в 25⁰С распылением состава. Скорость вылета струи растворителя на форсунке 150 м/сек. Полностью растворенный камень сливается вместе с моющим раствором, после чего поверхность промывается водой до нейтральной реакции.

Выводы:
1. Раствор полностью удаляет солевые отложения.

2. Поверхность металла чистая, без следов органических загрязнений.

3. Поверхность металла пассивируется и дезинфицируется.

Формула изобретения

1. Средство для удаления пивного камня с металлической поверхности, включающее азотную кислоту, окислитель и воду, отличающееся тем, что в качестве окислителя оно содержит гексагидрат трихлорида железа при следующем весовом соотношении компонентов смеси, маc. %:
Азотная кислота 100% - 5-30
Гексагидрат трихлорида железа - 0,03-30
Вода - Остальное
2. Способ снятия пивного камня с металлической поверхности обработкой ее раствором, содержащим азотную кислоту, с последующей обработкой водой, отличающийся тем, что в качестве обрабатывающего раствора используют состав, содержащий, маc. %: 100% азотной кислоты 5-30, гексагидрата трихлорида железа 0,03-30, воды остальное, и процесс отмывки на первой стадии проводят при температуре 0-75^oС до полного растворения камня.

3. Способ снятия пивного камня по п. 2, отличающийся тем, что процесс отмывки ведут иммерсионным методом при скорости вылета струи из форсунки 75-250 м/с.

4. Способ по п. 2 или 3, отличающийся тем, что обрабатывающий раствор используется многократно.